- Công nghệ xử lý
3.4.1. Phân tích lựa chọn quy trình xử lý nước thải cho cơ sở
Cơ sở chế biến cao su thuộc công ty TNHH TM Nhật Minh nằm trong khu đông dân cư, trung tâm xã vì vậy công trình xử lý nước thải cần đảm bảo kín, giảm tối thiểu phát sinh mùi. Mặt khác quỹđất hạn chế, vì vậy không thể
áp dụng công nghệ cụm hồ đơn thuần cho cơ sở. Cần bố trí các công nghệ
khác trước khi xử lý qua hồ sinh học.
Nhưđã nói nước thải chế biến cao su chứa một lượng lớn các hạt cao su và các chất rắn (đất, cát..) vì vậy đểđảm bảo cho quá trình xử lý nước thải của các công nghệ trong hệ thống cần phải loại bỏ các hạt cao su không đông và các chất rắn có trong dòng thải bằng bể thu gom, lắng và bể tuyển nổi. Mặt. khác do đặc trưng nước thải chế biến cao su có pH tương đối thấp (pH trong nước thải của cơ sở là vào khoảng 5,5) vì vậy trước khi nước thải đi vào hệ
thống xử lý cần phải trung hòa nước thải về khoảng trung tính (thông thường dùng NaOH để trung hòa).
Nước thải chế biến cao su của cơ sở phát sinh theo mẻ (thông thường khoảng 3 tiếng/ mẻ) và thường có giai đoạn tăng tải trọng cũng như lưu lượng
đột ngột (phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào) vì vậy:
- Áp dụng hệ thống mương oxi là không phù hợp do nhược điểm của công nghệ này là khả năng chịu sự biến đổi đột ngột tải trọng kém, hơn nữa tốn nhiều năng lượng, chi phí vận hành và bảo trì lớn.
- Hệ thống bùn hoạt tính kết hợp tháp khử nito; Hệ thống kết hợp xử lý UASB và anoxic – aerotank, có hiệu xuất xử lý cao tuy nhiên rất tốn năng lượng cũng như chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành, đòi hỏi kỹ thuật vận hành cao không phù hợp áp dụng cho cơ sở.
- Áp dụng hệ thống hồ kỵ khí, hồ tùy nghi là có khả năng chịu được khi nồng độ chất hữu cơ tăng đột ngột. Không tốn chi phí bảo dưỡng. Nhưng lại đòi hỏi phải có diện tích rộng. Phát sinh khí mêtan, H2S, mùi hôi,... ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.
Nhìn chung hiện nay các công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su
đang được áp dụng trong nước cũng như khu vực đa phần là dựa trên quy trình xử lý sinh học (bể yếm khí, hiếu khí, hồ sinh học). Xử lý yếm khí và bùn hoạt tính được áp dụng rộng rãi cho nước thải có chất hữu cơ cao, chi phí vận hành thấp. Thích hợp cho nước thải bị ô nhiễm nặng. Tuy nhiên quy trình xử
lý yếm khí thường bị ảnh hưởng bởi các hạt cao su phân tán trong nước thải, nồng độ amoniac trong nước thải, làm giảm hiệu quả xử lý của công nghệ. Như vậy việc bố trí bể tuyển nổi là cần thiết, mặt khác bể tuyển nổi cần cải tiến có cánh khuấy đểđẩy mạnh quá trình khử NH3 dư trong nước thải.
Từ các phân tích trên công nghệ xử lý lựa chọn cần đáp ứng được các tiêu chí sau:
- Đảm bảo nước thải ra môi trường tiếp nhận đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên – QCVN 01:2008/BTNMT (cột B);
- Hệ thống dễ lắp đặt, thi công vận hành và quản lý; - Chi phí đầu tư, vận hành thử nghiệm thấp;
- Có tính linh động cao, không tốn nhiều diện tích, có tính thẩm mỹ, phù hợp với quy mô, cảnh quan và quỹđất của cơ sở.
Theo đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến mủ
cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa nói chung và hiện trạng nước thải tại cơ sở
nghiên cứu nói riêng cho thấy nước thải sau khi qua hệ thống xử lý hiện có pH thấp 5,2 ÷ 6; hàm lượng amoni, COD trong nước thải khá cao; trong nước thải còn chứa một lượng lớn protein hòa tan, axit (dùng trong quá trình đánh
đông), NH3 (dùng trong quá trình kháng đông). Nước thải hầu như không chứa các chất độc đối với vi sinh vật. Xử lý sinh học với bùn hoạt tính mang lại hiệu quả loại bỏ BOD cao, dễ thích ứng khi xử lý với tải trọng tăng đột biến – Do tính chất nước thải của cơ sở chế biến cao su thường không ổn định theo từng giờ trong ngày và các tháng khác nhau. Áp dụng biện pháp sinh học hiện đang được các cơ sở đón nhận do không yêu cầu quá cao về trình độ trong quá trình vận hành, bảo dưỡng. Không yêu cầu nhiều thiết bị, máy móc phức tạp, đắt tiền. Dễ sửa chữa khi có sự cố, hỏng. Trong xử lý sinh học có xử
lý yếm khí kết hợp thiếu khí và hiếu khí.
- Quá trình yếm khí (Anaerobic): Trong môi trường yếm khí xảy ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và các chất dạng keo trong nước thải với sự tham gia của hệ vi sinh vật yếm khí. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi sinh vật yếm khí sẽ phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải thành các hợp chất dạng khí. Bọt khí sinh ra sẽ bám trên các hạt bùn cặn. Các bùn cặn cùng với bọt khí này nổi lên trên gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Hỗn hợp khí sinh ra có thành phần cơ bản như gồm: Metan (CH4): 55÷ 65%; Cacbon dioxit (CO2): 35÷45%; Nitơ (N2); 0 ÷ 3%; hydro (H2): 0÷1% và Hydro sunfit (H2S): 0÷1%. Do nhiệt trị của khí sinh học trên khoảng 4500÷ 6000 Kcal/m3 nên lượng khí sinh ra từ quá trình yếm khí sẽđược tận thu cấp cho lò hơi phục vụ sản xuất.
- Quá trình thiếu khí (Anoxic) [14]: Trong điều kiện thiếu khí vi sinh vật thiếu khí phát triển sẽ xử lý N và P thông qua quá trình Nitrat hóa, khử Nitrat và Photphoril.
+ Quá trình Nitrat hóa: Là quá trình oxy hóa sinh học nito của các muối amon, đầu tiên thành nitrit sau đó thành nitrat trong điều kiện thích hợp. Vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa gồm có 2 nhóm: nhóm vi khuẩn nitrit (Nitrosomonas) sẽ oxy hóa amoniac thành nitrit hoàn thành giai đoạn thứ
nhất; nhóm vi khuẩn nitrat (Ntrobacter) sẽ oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ hai.
+ Quá trình khử nitrat: Là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat điển hình như
Pseudomonas denitrificans, Micrococcus denitrificans…). Oxy tách ra từ
nitrit và nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ.
+ Quá trình Photphorit hóa: chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ sẽđược hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
- Quá trình Oxic (hiếu khí): Đây là bể xử lý sử dụng chủng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất thải. Trong quá trình này, các vi sinh vật tồn tại ở dạng lơ lửng (bùn hoạt tính) sẽ sử dụng Nito và photpho có trong chất thải như là chất dinh dưỡng để tổng hợp tế bào mới. Song song với quá trình tổng hợp tế bào mới là quá trình phân hủy nội sinh (các tế bào vi sinh vật già sẽ tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính. Tuy nhiên quá trình tổng hợp sẽ chiếm ưu thế do duy trì các điều kiện tối ưu trong bể
vì vậy số lượng tế bào mới tổng hợp sẽ nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạo thành bùn dư cần phải được thải bỏđịnh kỳ.
Như vậy quá trình xử lý sinh học, yếm khí, thiếu khí, hiếu khí rất phù hợp xử lý nước thải chế biến cao su. Nếu áp dụng đồng thời cả ba quá trình có thể xử lý hầu hết thành phần gây ô nhiễm có trong nước thải cơ
sở chế biến cao su thải ra.
Công nghệ xử lý sinh học ba bước, yếm khí, thiếu khí, hiếu khí viết tắt là công nghệ AAO - Anaerrobic (yếm khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí) là công nghệ đã được nghiên cứu từ lâu và đã được áp dụng và đánh giá đạt hiệu quả tốt trong những năm gần đây để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Đưa công nghệ này làm công nghệ chính trong quá trình xử lý nước thải cho nước thải có đặc tính như nước thải chế biến cao su là phù hợp.
Công nghệ AAO được ứng dụng xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, chi phí vận hành thấp, khi mở rộng quy mô, tăng công suất có thể nối lắp thêm các môđun hợp khối mà không cần phải dỡ
bỏ để thay thế.
Công nghệ AAO – Anaerrobic (yếm khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí) cũng đã được nhiều nơi nghiên cứu và áp dụng, như bệnh viện Chợ Rẫy đã áp dụng công nghệ này xử lý nước thải công suất 4000m3/ngày đêm. Gần đây nhất công nghệ này đã được nghiên cứu và
ứng dụng xử lý nước thải cho cơ sở chế biến cao su thuộc công ty TNHH MTV Thống nhất Thanh Hóa, đề tài nhánh bởi Viện KH và CNMT, trường Đại học Bách Khoa thực hiện – thuộc nhiệm vụ KHCN “ Hợp tác
nghiên cứu chuyển hóa sinh học phụ phẩm và chất thải của sản xuất cao
su tự nhiên cho mục tiêu phát triển nhiên liệu sinh học thế hệ hai và giảm
thiểu ô nhiễm môi trường” do PGS.TS Tô Thị Kim Anh – Trường Đại học
Bách Khoa chủ trì.
Vậy công nghệ lựa chọn là công nghệ tách mủ cao su cuốn theo dòng nước thải, đuổi một phần amoni bằng phương pháp tuyển nổi áp lực; Xử lý triệt để BOD, COD, NH4+ theo công nghệ AAO – Anaerrobic (yếm khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí), kết hợp với hồ tùy nghi.
Hình 3.5. Bể anoxic
Hình 3.6. Mô hình hệ thống công nghệ AAO